采样探头、校准和切换模块以简化采样

样品探针模块和使用标准子系统简化采样的更多方法

Karim Mahraz，世伟洛克产品经理，分析仪器

标准的预制子系统可以通过简化流体采样和控制系统的设计来提高操作效率。使用标准系统具有显着降低安装成本、停机时间和整体维护的额外好处，使工厂和设施管理人员能够获取和组装零件，同时确保跨设施的一致性——甚至跨大陆。

最终，工厂和设施经理正在节省时间、精力和能源，这些时间、精力和能源可以重新用于提高工厂其他区域的效率和降低成本。

以下是可以提高采样系统性能的常见子系统类型，以及每个子系统如何工作以提高采样系统的效率。

校准和开关模块 (CSM)

CSM 的主要功能是调节和选择工艺流，或选择用于分析的校准流。每个系统至少必须有两个入口——两个工艺流入口，或一个工艺流入口和一个校准流入口。该系统响应来自外部源（通常是分析仪）的气压信号选择用于分析的流体。该信号打开对应于包含待分析流体的流的流选择阀 (SSV) 双截止和排放阀模块之一。使用世伟洛克提供的 CSM 可提供多项额外优势，包括：

• 提供多种样品调节配置以满足应用要求。
• 一种手动​​校准选项，允许操作员随时校准分析仪。
• 颜色编码的流路标识 - 流路入口始终为蓝色，校准流为橙色，旁路为绿色，出口为白色。
• 集成的流路设计可确保在所有流中向分析仪提供一致的交付时间，并消除任何死角或交叉流污染的机会。
• 一个通风的气隙，可防止气动空气在压力下与系统流体混合的危险可能性。
• 模块化设计，易于维护。松开面板顶部可触及的四个螺钉，可以从组件中卸下单个组件。不存在意外拆卸整个装置或破坏其他流体连接的风险。
• 允许高流量（以及随后减少的采样时间延迟）到 CSM 的旁路选项。

根据应用，快速回路模块（下文将详细说明）可以为 CSM 提供来自旁路快速回路过滤器的流量，以提高对分析仪的响应时间。 CSM 可以包含额外的旁路，这些旁路可以通过快速回路或单独返回到工艺线或发送到处理系统。进样口的数量将由发送到单个分析仪的样品和校准线的数量决定。

样品探针模块 (SPM)

将样品探针模块与样品探针阀 (SPV) 结合使用可以提高安全性以及样品纯度和及时性。探头通过减少样品系统的体积来提供更快的分析仪响应。喷嘴体积可能很大，增加了整个样品系统所需的吹扫体积。此外，探头允许从工艺管道的中心提取样品，从而消除了沿管壁提取污泥。此外，使用探头的 45° 角切割可大大减少提取到样品系统中的颗粒量。这两个功能都有助于确保探头从过程中提取有代表性的样本。

由于这些原因，建议在大于 2 英寸（50 毫米）的管道中使用探头。这对于大于 4 英寸（100 毫米）的管道尤其重要。探头设计可以在长度、直径、壁厚和结构材料上有所不同。这些参数将影响探头的强度、过滤能力和内部流速。更厚、更大的焊接探头将承受来自高工艺流量的更多冲击，但通过更大的内径提供更慢的流速。然而，这种较慢的流速允许更多的颗粒从探头中掉出，而不是继续进入样品系统。较小的可伸缩探头不如焊接探头坚固，但其较小的内部体积为分析仪提供了更快的流速。在此处了解有关世伟洛克样品探头模块的更多信息。

快速循环模块 (FLM)

快速回路模块设计用于处理样品传输线中的高流量，以减少在线分析仪系统的时间延迟。快速回路模块 (FLM) 位于分析仪外壳并提供旁路，可以隔离样品系统并引入吹扫气体进行系统清洁。世伟洛克的 FLM 通过过滤器提取样品，同时使用旁路的高流速来保持过滤器元件的清洁。

快速循环需要两个过程抽头：一个用于样品供应，一个用于样品返回。为避免采样泵的成本并提高采样系统的可靠性，请选择压力低于供应水龙头的返回点位置。选择尽可能靠近分析仪的工艺抽头位置。如果样品含有可冷凝气体，请将快速回路管线和 FLM 加热到样品在过程压力下的露点温度以上。只有在需要防止冻结时，才需要加热液体样品。

现场站模块 (FSM)

现场站模块 (FSM) 在将过程气体压力输送到分析仪之前会降低其压力。在低压下传输气体样品具有三大优势：

• 更快的分析器响应时间： 在具有下游流量控制的高压管线中，气体分子更密集，这会产生更慢的流速和更长的吹扫时间。降低气体样品的压力意味着样品传输线和样品调节组件中的分子更少；因此，更容易冲洗系统，分析仪可以更快地响应过程变化。输送管线中的气体量与其绝对压力成正比。在绝对压力减半的情况下，管路中的气体分子数量也减半，因此——在所有其他条件相同的情况下——新鲜样品到达分析仪所需的时间减半。通常，当过程压力为 3 bar（表压）（43.5 psig）或更高时，使用 FSM。
• 减少冷凝： 气体的相对湿度与混合物中水蒸气的分压成正比。 100% 的相对湿度（或饱和度）表示在工作温度下可能存在的最大水蒸气分压。因此，如果任何气体混合物中的水蒸气达到其饱和极限的 100%，水蒸气将开始在样品传输管线中凝结。为了避免气体采样中的冷凝，FSM 会降低样品混合物中每种气体的分压。降低每种气体分压的一种方法是降低整个系统压力；每种气体的分压与整体压力变化成比例下降。例如，如果将样品的绝对压力减半，则混合物中每种气体的分压也会减半，这会导致样品中的水饱和度减半。使用 FSM 可显着降低样品传输管线中形成冷凝的可能性。
• 更安全的环境： 如果系统受损，加压气体会迅速膨胀到大气压，并可能导致系统损坏或人身伤害。体积膨胀比与绝对压力下降成正比。在没有现场站模块的高压系统中，膨胀可能非常大，以至于结果本质上是爆炸性的。在过程采样点安装 FSM 意味着采样系统的较小部分暴露在高压下，从而形成更安全的整体环境。

流体分配接头 (FDH)

流体分配集管是用于各种气体和液体应用的常见组件组件。 FDH 提供了一个流动路径，同时允许多个出口，其作用很像一个大型分支接头。流体分配集管的特点是一端有一个入口，另一端有一个排放口，两侧有多个出口。典型的流体分配集管由一根管子或一根棒材制成，并具有焊接或螺纹端接。

作为分配歧管或集管，FDH 将多个用户连接到公用流体源。典型应用包括：

• 冷却水
• 蒸汽
• 压缩空气
• 植物氮

例如，在典型的分析仪房中，一个 FDH 是仪表空气集管，另一个 FDH 是工厂氮气集管，还有一个 FDH 是 LP 蒸汽集管。如果需要，可以将多个 FDH 子系统端到端地拧在一起，以延长集管运行时间。

通常，FDH 有一个主隔离阀和几个出口，每个出口都有自己的隔离阀。对于可能潮湿的气体，例如压缩空气或蒸汽，最好垂直安装 FDH，底部有一个排放阀。对于液体服务，最好将 FDH 垂直安装，供气从底部进入，顶部阀门作为排气口，用于排出滞留的空气或允许空气进入，以便在维护期间排放 FDH。

有关世伟洛克标准预制子系统或其他流体评估和咨询服务的查询或更多信息，请联系您当地的销售和服务中心。